Устройство для управления адаптивным роботом Советский патент 1987 года по МПК B25J13/00 

fO

f5

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании адаптивных роботов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения наведения схвата на неподвижные предметы.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, схват 2, манипулятор 3,предмет 4, первый 5 и второй 6 датчики, крепление 7, блок 8 управления,первый 9 и второй 10 счетчики, первый элемент И 11, первый триггер 12, второй элемент И 13, третий элемент И 14, второй триггер 15, четвертый элемент И 16, третий триггер 17, пятый элемент И 18, элемент ЗАПРЕТ 19, шестой элемент И 20, входы X,Y устройства, подключенные к каналам управления приводами, соответственно, продольной X и поперечной Y координат робота, выходы Z, W устройства.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 излучения, схват 2 и датчики 5 и 6 установлены в вершинах квадрата (в горизонтальной проекции), причем датчики 5 и 6 установлены в соседних вершинах стороны квадрата, параллельно продольной оси координат. При этом луч первого датчика 5 совпаго

25

тем свойством, чтр их центры совпадают с центрами описанных вокрух н окружностей.

Согласно принципу наведения схва та на предмет 4 в момент совпадения центра предмета 4 с лучом первого датчика 5 (точка F) расстояние наве дения по продольной координате X ра но FC НВ, т.е. равно заданной дли не стороны квадрата и, следовательно, определено. А расстояние наведе ния по поперечной координате Y равн (равенство катетов равнобедре ного прямоугольного треугольника EF т.е. равно измеренному по продольно координате перемещению центра предм та 4 между лучами первого 5 и второ 6 датчиков.

Предмет 4 перекрывает луч первог датчика 5 раньше, чем его центр ока жется в точке F. Поэтому в устройс ве расстояние наведения по продольной координате определяется в момен перекрытия предметом 4 луча датчика 5 суммой длины стороны квадрата ВН о трезка FK. Отрезок FK определяется половиной отрезка KL перемещения си темы при перекрытом луче датчика 5. А отрезок FE, равный расстоянию нав дения по поперечной координате, опр деляется суммой отрезков FL, LM и M при этом отрезок FL также определя ется половиной отрезка KL, а отрезо ME определяется половиной отрезка

дает со стороной квадрата, параллель- MN движения системы при перекрытом

ной поперечной оси координат, а луч второго датчика 6 - с диагональю квадрата. Источник 1 излучения и датчики 5 и 6 крепятся к манипулятору 3 креплением 7, Источник 1 излучения и датчики 5 и 6 устанавливают на уровне предмета 4, а схват 2 в исходном положении целесообразно устанавливать вьппе во избежание столкновения с предметом 4 при наведении на него. Процесс наведения осуществляется перемещением системы квадрата в направлении, перпендикулярном лучу первого датчика 5, причем система обращена лучом первого датчика 5 к предмету 4. Направление движения ее указано стрелкой. Для удобства и наглядности показаны не положения системы по отношению к предмету 4 в процессе ее перемещения, а, наоборот, характерные положения предмета 4 по отношению к ней. Предметы 4, на которые наводится схват 2, должны обладать

5

о

5

тем свойством, чтр их центры совпадают с центрами описанных вокрух них окружностей.

Согласно принципу наведения схвата на предмет 4 в момент совпадения центра предмета 4 с лучом первого датчика 5 (точка F) расстояние наведения по продольной координате X равно FC НВ, т.е. равно заданной длине стороны квадрата и, следовательно, определено. А расстояние наведения по поперечной координате Y равно (равенство катетов равнобедренного прямоугольного треугольника EFH), т.е. равно измеренному по продольной координате перемещению центра предмета 4 между лучами первого 5 и второго 6 датчиков.

Предмет 4 перекрывает луч первого датчика 5 раньше, чем его центр окажется в точке F. Поэтому в устройстве расстояние наведения по продольной координате определяется в момент перекрытия предметом 4 луча датчика 5 суммой длины стороны квадрата ВН и о трезка FK. Отрезок FK определяется половиной отрезка KL перемещения системы при перекрытом луче датчика 5. А отрезок FE, равный расстоянию наведения по поперечной координате, определяется суммой отрезков FL, LM и ME, при этом отрезок FL также определяется половиной отрезка KL, а отрезок ME определяется половиной отрезка

0

5

0

5

луче датчика 6.

Устройство реализует описанный принцип наведения схвата 2. Посредством счетчика 9 определяется момент наведения схвата 2 по продольной ко- ординате X, а счетчиком 10 - по поперечной координате Y. В исходном состоянии в счетчик 9 записан код длины стороны квадрата ВН-, счетчик 10 и триггеры 12, 15 и 17 обнулены, от системы программного управления (СПУ) робота на приводы сигналы.не поступают, на выходах W и Z устройства также нули.

Наведение схвата 2 (поиск предмета 4) начинается с того, что от СПУ начинают поступать импульсы перемещения на координату X и система (схват 2 - источник 1 излучения - датчики 5 и 6) начинает перемещаться вдоль координаты X навстречу предмету 4. При перекрытии предметом 4 луча датчика 5 (центр предмета 4 в

точке К) сигнал с датчика 5 переводит в единичное состояние триггеры 15 и 17 и поступает на вход элемента И 14, Тогда каждый второй импульс перемещения по X от СПУ с выхо-5 да триггера 12 (Т-триггер 12 со счетным входом делит частоту импульсов пополам) через элемент И 14 идет на суммирующий вход счетчика 9 и на вычитающий вход счетчика 10, каждый О импульс перемещения по X проходит через элемент И 16 на вычитающий вход счетчика 9 и через элементы И 18 и ЗАПРЕТ 19 на суммирующий вход счетчика 10. Поэтому, когда в процессе перемещения системы вновь открывается луч датчика 5 (центр предмета 4 в точке L), в счетчике 9 имеется код расстояния BH-LF CL, а в счетчике 10 - код отрезка FL. На отрезке LM импульсы координаты X идут по-прежнему через элементы И 18 и ЗАПРЕТ 19 на суммирующий вход счетчика 10 и через элемент И 16 - на вычитаюгдий вход счетчика 9, Поэтому в момент перекрытия предметом 4 луча датчика 6 (центр предмета 4 в точке М) в счетчике 9 имеется код расстояния CL - LM СМ, а в счетчике 10 - код отрезка FL + + LM FM.B момент перекрытия предме том 4 луча датчика 6 сигналом датчика 6 закрывается элемент ЗАПРЕТ 19 и открывается элемент И 13, с выхода которого каждый второй импульс перемещения по X идет на суммирующий вход счетчика 10. Импульсы перемещения по X с выхода элемента И 16 по- прежнему вычитаются из счетчика 9. Поэтому в момент выхода предмета 4

оказывается в точке С. При этом сигналом .с выхода счетчика 9 сбрасывается в нуль триггер 15 и на выходе элемента И 20 - выходе Z устройства - появляется сигнал, подающийся в СПУ. По этому сигналу СПУ останавливает привод координаты X (по каналу X импульсы от СПУ не поступают) и включает привод координаты Y - начинают поступать импульсы от СПУ по каналу Y. Эти импульсы одновременно вычитаются из счетчика 10.

Обнуление счетчика 10 означает, что по координате Y схват 2 прошел расстояние и, следовательно, центры схвата 2 и предмета 4 совместились в точке С. На выходе счетчика 10 и, соответственно, на выходе элемента И 11 появляется сигнал. Этот сигнал с выхода W устройства поступает в СПУ, которая останавливает привод координаты Y (по каналу Y импульсы от СПУ не идут) и далее выполняет операции по программе. Одновременно сигналом W в счетчик 9 по входу D записывается код отрезка ВН и блок 8 вновь оказывается в исходном состоянии.

15

20

30

35

Формула изобретения

Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее манипулятор, оптически связанные источник излучения и два датчика, первый счетчик, три триггера, первый элемент И и элемент ЗАПРЕТ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспеиз-под луча датчика 6 (центр предме- чения наведения схвата на неподвижные

та 4 в точке N) в счетчике 9 имеется код расстояния СМ - MN CN, а в счетчике 10 - код отрезка FM + ME FE FH, т.е. в счетчиках 9 и 10 есть кодь расстояний,которые еще должен пройти схват 2 по координатам X и У до совмещения центра схвата 2 с центром предмета 4.

В момент выхода предмета 4 из-под луча датчика 6 закрывается элемент И 13, отрицательным перепадом сигнала на выходе датчика 6 сбрасывается Б нуль триггер 17. Импульсы перемещения по X после этого вычитаются только из счетчика 9.

Обнуление счетчика 9 служит признаком окончания наведения схвата 2 по координате X - центр предмета 4

45

50

55

предметы, оно содержит второй счетчик и пять элементов И, выход первого датчика соединен с первыми входами второго и третьего триггеров и третьего элемента И,.выход второго датчика подключен к второму входу третьего триггера и к первым входам второго элемента И и элемента ЗАПРЕТ,второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а выход - с первым входом второго счетчика, подключенного вторым входом к выходу второго элемента И, третьим входом - к первому входу первого счетчика и выходу третьего элемента И, четвертым входом - к первому входу устройства, а выходом - к первому входу первого элемента И, второй вход которого сое5 О50284

оказывается в точке С. При этом сигналом .с выхода счетчика 9 сбрасывается в нуль триггер 15 и на выходе элемента И 20 - выходе Z устройства - появляется сигнал, подающийся в СПУ. По этому сигналу СПУ останавливает привод координаты X (по каналу X импульсы от СПУ не поступают) и включает привод координаты Y - начинают поступать импульсы от СПУ по каналу Y. Эти импульсы одновременно вычитаются из счетчика 10.

Обнуление счетчика 10 означает, что по координате Y схват 2 прошел расстояние и, следовательно, центры схвата 2 и предмета 4 совместились в точке С. На выходе счетчика 10 и, соответственно, на выходе элемента И 11 появляется сигнал. Этот сигнал с выхода W устройства поступает в СПУ, которая останавливает привод координаты Y (по каналу Y импульсы от СПУ не идут) и далее выполняет операции по программе. Одновременно сигналом W в счетчик 9 по входу D записывается код отрезка ВН и блок 8 вновь оказывается в исходном состоянии.

15

20

30

35

Формула изобретения

Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее манипулятор, оптически связанные источник излучения и два датчика, первый счетчик, три триггера, первый элемент И и элемент ЗАПРЕТ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспе чения наведения схвата на неподвижные

предметы, оно содержит второй счетчик и пять элементов И, выход первого датчика соединен с первыми входами второго и третьего триггеров и третьего элемента И,.выход второго датчика подключен к второму входу третьего триггера и к первым входам второго элемента И и элемента ЗАПРЕТ,второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а выход - с первым входом второго счетчика, подключенного вторым входом к выходу второго элемента И, третьим входом - к первому входу первого счетчика и выходу третьего элемента И, четвертым входом - к первому входу устройства, а выходом - к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика,вторым входом второго триггера и первым входом шестого элемента И, а выход - с вторым выходом устройства и вторым входом первого счетчика, подключенного третьим входом к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, а,второй вход - с входом первого триггера, подключенного выходом к вторым входам второго и третьего

элемента И, к второму входу устройства и первому входу пятого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу третьего триггера, соединенного вторым выходом с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен к первому выходу устройства,причем источник излучения, первый и второй датчики и манипулятор установлены в вершинах квадратной рамы.

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании адаптивных роботов. Целью изобретения является рас- ; ширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения наведения схвата на неподвижные предметы. Для этого источник излучения, первый и второй датчики и манипулятор установлены в вершинах квадратной рамы,а управляющая часть устройства содержит два счетчика, три триггера, элемент ЗАПРЕТ и шесть элементов И. 1 ил. 00 о ел to СХ)

.Р

7

Составитель Е. Политов Редактор Н. Вобкова Техред Л. Сердюкова Корректор А, Обручар

Заказ 1373/14 Тираж 954Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР - ,по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4